Studio esplora gli impatti del cambiamento climatico sulle praterie di posidonia.

21 giugno 2023

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di Holly Alyssa MacCormick, Stanford University

Immersi sotto le onde delle acque costiere giace un membro importante della catena alimentare marina - le praterie di piante acquatiche. Queste distese marine sono in molti modi gli eroi sconosciuti degli oceani, poiché producono ossigeno, rimuovono anidride carbonica dall'aria e forniscono cibo e habitat per la vita marina. Tuttavia, queste savane sommerse potrebbero essere in pericolo di scomparire, secondo uno studio dell'Università di Stanford che ha modellato la distribuzione delle specie di piante acquatiche in tutto il mondo in due momenti futuri diversi.

Il cambiamento climatico si prevede colpirà duramente le specie marine, in parte perché gli oceani assorbono circa l'80 percento dell'eccesso di calore dalle emissioni dei gas serra. Tuttavia, non è noto come le piante acquatiche risponderanno nel futuro, o se la rete attuale di aree marine protette possa salvare le praterie di piante acquatiche.

"La semplice domanda che poniamo in questo studio è: 'Come risponderanno le piante acquatiche, che sono un gruppo fondamentale nella catena alimentare marina, al cambiamento climatico?" disse Barnabas Daru, professore assistente di biologia alla Stanford School of Humanities and Sciences.

Le praterie di piante acquatiche sono un antico gruppo di piante che sono originarie dall'oceano, passando per la terra, per poi ritornare nel mare circa 140 milioni di anni fa. Forniscono terreno di pascolo per erbivori, come le tartarughe marine verdi in via d'estinzione, i lamantini e i pesci pappagallo; offrono riparo a gamberetti, invertebrati marini e pesci, e sono nursery per circa il 20 percento delle principali risorse ittiche commerciali del mondo.

Molti organismi acquatici dipendono direttamente dalle piante acquatiche per la sopravvivenza, ma molti altri ne beneficiano indirettamente.

'Ad esempio, gli squali si nutrono di animali marini che, a loro volta, possono nutrirsi direttamente o indirettamente di piante,' disse Daru, che è l'autore principale dello studio condotto con Brianna M. Rock, una ricercatrice presso il Clearwater Marine Aquarium Research Institute in Florida, pubblicato il 19 giugno sulla rivista Nature Plants.

'Se qualcosa colpisce queste specie fondamentali all'inizio della catena alimentare, avrà effetti a cascata su altri organismi che dipendono da loro, anche gli esseri umani', ha detto Daru.

Le praterie di piante acquatiche si estendono su circa 116.000 miglia quadrate di costa che borda 191 paesi su tutti i continenti tranne l'Antartide. Modellare come il cambiamento climatico potrebbe influenzare le piante acquatiche in tutto il mondo non è impresa facile.

Daru e Rock hanno iniziato mappando la posizione e l'abbondanza di ogni specie di piante acquatiche utilizzando circa 100 anni di campioni di piante acquatiche raccolti dagli ecosistemi costieri. Hanno combinato questi dati con registrazioni raccolte sul campo e informazioni ottenute dai database pubblici di eventi occorsi alle piante acquatiche, come il Global Biodiversity Information Facility e Seagrass-Watch. Hanno superato la mancanza di omogeneità dei campioni utilizzando dati provenienti da aree ben campionate, come il Nord America e l'Europa, per modellare i previsti habitat di alghe per le aree sottocampionate come il Sud-est asiatico e l'Indo-Pacifico.

Successivamente, hanno creato 'istantanee' globali che rappresentano il clima dell'oceano oggi e come potrebbe essere nei periodi di tempo tra il 2040-2050 e il 2090-2100 utilizzando dati geofisici e ambientali dal sito web Bio-ORACLE.

Per il presente e due futuri periodi temporali, Daru ha modellato quattro diversi scenari: un clima 'best-case' con basse concentrazioni di gas serra; due scenari stabilizzati in cui i livelli di gas serra si sono stabilizzati; e uno scenario 'worst-case' con alte concentrazioni di gas serra. Questi scenari modellati contenevano dati sulla temperatura del mare, salinità e velocità delle correnti marine, tutte variabili conosciute per influenzare significativamente la crescita, la distribuzione e la fotosintesi delle piante acquatiche.

Infine, per prevedere come le popolazioni e le distribuzioni delle piante acquatiche potrebbero cambiare tra il giorno presente e due punti temporali futuri, Daru ha applicato un modello informatico delle specie osservate a ciascuno scenario climatico.

Lo studio ha rivelato che le piante acquatiche subiranno una riduzione diffusa di diversità e composizione di specie, con una significativa proporzione di piante acquatiche che soffriranno nelle aree di maggior concentrazione di danno che si trovano al di fuori della rete di aree marine protette attuale. In particolare, i ricercatori hanno scoperto che le piante acquatiche sono diminuite in abbondanza e composizione in ogni scenario testato, anche nel caso migliore. Quindi, cosa significa questo?

'It probably means that 'the best' is still not enough,' Daru said. 'We have to be more intentional in how conservation efforts are prioritized and this sort of analysis points to the places where these efforts should be done.'

Importantly, the findings of this study also indicate that the current network of marine protected areas is not sufficient.

'One of the signatures of this modern era of profound human impact on the environment is not even the loss of species, but the reorganization of biotic communities. The homogenization of communities is likely to lead to a more profound impact on biodiversity than even the loss of species,' Daru said.

When ecosystems become homogenized they lose their distinctiveness and uniqueness, and the decrease in diversity makes them more susceptible to disease and extreme weather events. Such a change could impact both the ecosystem services provided by these communities and the marine life that depends on them. It also may force marine animals that specialize on certain seagrasses to relocate or adapt to less favored seagrass species if their preferred seagrass is lost, which can reduce their fitness and survival.

Despite these sobering findings, the future of seagrasses is far from hopeless.

'We highlighted hotspots of change in species diversity and phylogenetic diversity that represent priority regions to target for conservation efforts,' Daru said. 'Our goal, our hope is that by pointing policymakers and conservationists to focus on these hotspots, marine protection will be increased in these areas and the future of seagrasses will—to some extent—be safeguarded.'

Journal information: Nature Plants

Provided by Stanford University